Էլեկտրաէներգիայի էլեկտրոնիկայի ոլորտում մեկուսացված դարպասի երկբեւեռ տրանզիստորը (IGBT) կանգնած է որպես վերջին մի քանի տասնամյակների ամենաազդեցիկ բաղադրիչներից մեկը: Բարձրավոլտ հնարավորությունների եւ դարպասի հեշտ վերահսկման միջեւ անջատումները, IGBTS- ը հեղափոխություն է կատարել, թե ինչպես են ինժեներները նախագծում եւ կառուցում էլեկտրաէներգիայի փոխարկման եւ վերահսկման համակարգեր: Արդյունաբերական կրիչներից մինչեւ էլեկտրական տրանսպորտային միջոցներ, արեւային ինվերտորներ, փամփուշտների գնացքներին, Igbt- ի ներկայությունը ամենուր է: Բայց ինչպես կիսահաղորդչային բոլոր տեխնոլոգիաները, IGBTS- ը լիովին ձեւավորված չէին. Նրանք զարգացան սերունդների միջոցով, յուրաքանչյուրը բերում է կատարման, արագության, արդյունավետության եւ ջերմային կառավարման բարելավում:
Այս հոդվածը ուսումնասիրում է IGBT տեխնոլոգիայի ճանապարհորդությունը իր վաղ փուլերից մինչեւ այսօր առկա արագ արագությամբ մոդուլներ: Հասկանալով դրա առաջընթացը, մենք կարող ենք ավելի լավ գնահատել դրա դերը այսօրվա էներգահամակարգերում եւ նորարարությունը, որն իր ապագան է վարում:
Ինչ է IGBT- ը:
Նախքան իր էվոլյուցիան սուզվելը, կարեւոր է համառոտ հասկանալ, թե որն է IGBT- ն: Մեկուսացված դարպասի երկբեւեռ տրանզիստորը կիսահաղորդչային սարք է, որը համատեղում է երկու տեսակի տրանզիստորների լավագույն հատկանիշները. Մետաղական-օքսիդ-կիսահաղորդչային դաշտային-էֆեկտի արտարժույթի (մոգելի) բարձր արագությամբ անցում (MOSFET) եւ երկբեւեռ հանգույցի տրանզիստորի (BJT) բարձր արագությամբ անցում:
Այս հիբրիդային դիզայնը թույլ է տալիս IGBTS- ը միացված եւ անջատվելու է `օգտագործելով լարման ազդանշանների օգտագործումը` բարձր էներգիայի կիրառական ծրագրերում անհրաժեշտ կայունությունն ու կրակցման ցածր կորուստները: Այս երկակի բնույթի պատճառով IGBTS- ը լայնորեն օգտագործվում է էլեկտրաէներգիայի արդյունավետ հսկողություն, ինչպիսիք են շարժիչային շարժիչները, էլեկտրական տրանսպորտային միջոցները (EVS):
Առաջին սերունդ. Հիմնադրամի հիմքը դնելը
Առաջին առեւտրային IGBTS- ը հայտնվեց 1980-ականների սկզբին: Այն ժամանակ էլեկտրաէներգիայի էլեկտրոնիկայի ինժեներները փնտրում էին մի սարք, որը կարող էր ավելի լավ կատարել bjts- ից, որոնք դժվար էր վերահսկել եւ ուժը Mosfets , որոնք բարձր լարման բարձր լարման մեծ կորուստներ ունեին: Առաջին սերնդի IGBTS- ն ըստ էության կառուցվել է BJTS- ից եւ Mosfets- ից առկա կեղծիքների գործընթացների միջոցով, ինչը հանգեցնում է բարձր լարման արգելափակման ունակությամբ սարքեր (600 Վ -1200 Վ), բայց համեմատաբար դանդաղ անջատիչ արագություններ:
Առաջին սերնդի IGBTS- ի ամենամեծ խնդիրներից մեկը «փական-վերեւ» էֆեկտն էր. Մի պայման, որտեղ IGBT- ն կարող էր մուտք գործել ապակառուցողական կարճ շրջան եւ ձախողվել: Այս խնդիրը, որը սահմանափակվում է ծանրագույն համակարգերում, եւ ինժեներները պետք է ներառեին արտաքին սխեման `սարքը պաշտպանելու համար: Բացի այդ, միացման արագությունը շատ դանդաղ էր, համեմատած էներգիայի Mosfets- ի հետ, ինչը պատրաստեց IGBTS- ը բարձր հաճախականության ծրագրերի համար:
Չնայած այս թերություններին, հեշտ դարպասների վարման եւ բարձր լարման բեռնաթափման առավելությունները բավական էին, որպեսզի արդյունաբերական շարժիչային շարժիչների նման IGBT- ի տեղն ապահովի IGBT- ի տեղը:
Երկրորդ սերունդ. Բարելավված կոպիտություն եւ հուսալիություն
1990-ականների սկզբին երկրորդ սերնդի IGBTS- ը մտավ շուկա: Այս սարքերը վերաբերում էին իրենց նախորդների մեջ հայտնաբերված մտահոգություններից շատերին, ներառյալ փակման պաշտպանությունը: Արտադրողները բարելավել են IGBT- ի ներքին շերտերի ձեւավորումը `անցանկալի մակաբուծական էֆեկտները նվազեցնելու եւ անվտանգ գործող տարածքներ բարելավելու համար:
Այս սերնդում IGBT- ի կառուցվածքը սկսեց տեղափոխվել դակիչից (PT) մինչեւ ոչ դակիչ (NPT) ձեւավորում: NPT IGBTS- ը առաջարկեց ավելի լավ կարճ միացման ունակություն, բարելավել ջերմային կայունություն եւ ավելի հեշտ արտադրություններ, օգտագործելով ավելի պարզ գործընթացներ: Դրանք նաեւ ավելի հանդուրժող են դարձել ջերմաստիճանի տատանումներից, դրանք ավելի հուսալի դարձնելով կոշտ միջավայրում:
Մեկ այլ զգալի բարելավում `անջատման ընթացքում նվազեցված պոչի հոսանքների տեսքով: Առաջին սերնդում ավելորդ փոխադրողների վերականգնումը առաջացրեց երկար պոչի հոսանքներ, հանգեցնելով կորուստների փոխարկմանը եւ արդյունավետության իջեցմանը: Կյանքի վերահսկման ավելի լավ տեխնիկայով, երկրորդ սերնդի IGBTS- ը կրճատեց այս կորուստները եւ թույլ տվեց ավելի արագ անցման համար, քան նախկինում:
Արդյունքում, երկրորդ սերնդի IGBTS- ը գտել է ավելի լայն օգտագործումը շարժիչային կառավարման համակարգերում, էլեկտրասարքավորումների եւ էներգախնայող համակարգերում վերելակների եւ HVAC համակարգերում:
Երրորդ սերունդ. Օպտիմիզացում արագության եւ արդյունավետության համար
Երրորդ սերնդի IGBTS- ը մշակվել են 1990-ականների վերջին եւ 2000-ականների սկզբին եւ նշում են տեխնոլոգիայի էվոլյուցիայի հիմնական շրջադարձային կետը: Այս սարքերը օպտիմիզացված էին ավելի արագ անցման եւ ավելի բարձր արդյունավետության համար, դրանք հարմար դարձնելով դիմումների ավելի լայն տեսականի, ներառյալ դրանք, որոնք պահանջում են չափավոր փոխվող հաճախականություններ:
Առավել ուշագրավ առաջխաղացումներից մեկը դաշտային կանգառի (FS) տեխնոլոգիայի օգտագործումն էր: Այս տեխնիկան ներառում է կոլեկտորի մերձակայքում լրացուցիչ շերտ ավելացնել `անջատման ընթացքում ավելորդ փոխադրողներ ներծծելու համար, ինչը նվազեցնում է պոչի հոսանքը եւ արագացնում է առանց փոխզիջման փոփոխության կարողության:
Դաշտային կանգառը IGBTS- ն առաջարկեց երկու աշխարհներից լավագույնը. Նրանք կարող էին կարգավորել բարձր լարման եւ հոսանք, եւ նրանք նաեւ գործել են զգալիորեն ցածր անջատիչ կորուստներով: Սա նրանց դարձրեց իդեալական, ինչպիսիք են արեւային ինվերտողներ, քաշքշուկների համակարգեր եւ եռակցողներ, որտեղ հիմնականն է էներգաարդյունավետությունն ու արձագանքումը:
Բացի այդ, փաթեթավորման տեխնոլոգիան բարելավվել է: Արտադրողները սկսեցին ինտեգրվել դիոդներ եւ պաշտպանիչ սխեմաներ IGBT մոդուլներում `դրանք ավելի կոմպակտ եւ ամուր դարձնելու համար: Սա օգնեց նվազեցնել համակարգի ընդհանուր արժեքը եւ կատարելագործված հուսալիությունը, հատկապես ավտոմոբիլային եւ վերականգնվող էներգիայի ծրագրերում:
Չորրորդ սերունդ. Կոմպակտ մոդուլներ եւ ջերմային ավելի լավ ներկայացում
Քանի որ էլեկտրաէներգիայի խտության պահանջներն աճել են, IGBTS- ի չորրորդ սերունդը կենտրոնացել է մեկ միավորի տարածքի ընթացիկ բեռնաթափման վրա, միաժամանակ նվազեցնելով էներգիայի կորուստը եւ բարելավելով ջերմային աշխատանքը: Սա պահանջում էր ոչ միայն կիսահաղորդչային նյութի բարելավում, այլեւ սարքի կառուցվածքում նորամուծություններ:
Treench-Gate IGBTS- ը սկսեց փոխարինել Planar դարպասի ձեւավորումները: Այս խրամատային կառույցները թույլ են տվել էլեկտրական դաշտը ավելի լավ վերահսկել սարքի ներսում եւ կրճատել կատարման կորուստները: Ավելին, Emitter- ի եւ կոլեկցիոների դոպինգի պրոֆիլների առաջխաղացումներն օգնեցին լավ կարգավորել կապը անցկացման եւ կորուստների միջեւ, դիզայներներին տալով ավելի ճկունություն `դիմումի կարիքների համար հարմարեցնելու համար:
Բացի այդ, փաթեթավորման եւ մոդուլի ինտեգրումը մեծ ցատկ ունեցավ: Բազմաֆունկցիոնալ մոդուլներ, դարպասի ինտեգրված վարորդներ եւ հեղուկ հովացման ուղղակի տեխնոլոգիաներ թույլ են տվել փոքր ոտնահետքերում շատ ավելի բարձր էներգիայի խտություններ: Այս հատկանիշները չորրորդ սերունդ են դարձել էլեկտրական գնացքների, հիբրիդային տրանսպորտային միջոցների եւ էներգետիկ ենթակառուցվածքների նախագծերի լավագույն ընտրություն, ինչպիսիք են Smart Grids- ը եւ էլեկտրահաղորդման համակարգերը:
Ժամանակակից արագընթաց IGBT մոդուլներ. Արվեստի վիճակը
Այսօրվա IGBT մոդուլներն ավելի արագ են, ավելի արդյունավետ եւ ավելի կոպիտ, քան երբեւէ: Շնորհիվ առաջադեմ վաֆլի նոսրացման, ծայրահեղ բարակ խրամատի դարպասի կառուցվածքների եւ սիլիկոնային կարբիդի (SIC) համահեղինակային փաթեթավորման որոշ հիբրիդային ձեւավորումներում, ժամանակակից IGBT մոդուլները կարող են հասնել նվազագույն կորուստներով բացառիկ անջատիչների:
Վերջին արագընթաց IGBT մոդուլների որոշ հիմնական առանձնահատկություններ ներառում են.
Ուլտրա-ցածր անջատիչ կորուստներ. Ընդլայնված դաշտի դադարեցման եւ խրամատի դարպասի ձեւավորման միջոցով, կորուստները նվազագույնի հասցվել են, դրանք հարմար դարձնելով այն դիմումների համար, որոնք մեկ անգամ բացառապես մոսֆետների տիրույթ են դարձել:
Բարձր ջերմային հաղորդունակություն. Օգտագործելով նյութերը, ինչպիսիք են ալյումինե նիտրիդը substrates եւ ուղղակի-պղնձե կապակցման համար (DCB), ժամանակակից մոդուլները շատ ավելի արդյունավետ են կառավարում, երկարացնելով կյանքի երկարացումը եւ բարելավելով հուսալիությունը:
Խաղի մոդուլային ճարտարապետություններ Այժմ դիզայներներին թույլ են տալիս դիզայներներ կամ զուգահեռ լինել Megawatt- ի մասշտաբի դիմումների մի քանի IGBT մոդուլներ, ինչպիսիք են հողմային տուրբիններն ու էլեկտրական լոկոմոտիվները:
Խելացի ինտեգրացիա. Ժամանակակից մոդուլները ներկառուցված սենսորներով են գալիս ջերմաստիճանի, հոսանքի եւ լարման համար, ինչը թույլ է տալիս խելացի ախտորոշում, կանխատեսելի սպասարկում եւ իրական ժամանակում վերահսկողություն:
Ծրագրեր, ինչպիսիք են արագ DC լիցքավորումը EVS- ի, գերարագ գնացքների եւ բարձր հզորության արդյունաբերական ինվերտորների համար այժմ մեծապես ապավինում են այս առաջադեմ IGBT մոդուլներում:
IGBT տեխնոլոգիայի ապագան
Թեեւ Silicon Carbide (SIC) եւ Gallium Nitride- ի նման լայնաշնորհային կիսահաղորդիչները սկսում են մրցել որոշակի տիրույթներում IGBT- ն, IGBT- ն շարունակում է ուժեղ առավելություններ անցկացնել ծախսերի, հասունության եւ կայունության առումով: Ապագա զարգացումները, ամենայն հավանականությամբ, ներգրավելու են հիբրիդային մոդուլներ, որոնք համատեղում են IGBTS- ը եւ SIC դիոդները կամ նույնիսկ օգտագործում են արտադրական նոր տեխնիկա, ինչպիսիք են հավելանյութերի կիսահաղորդչային տպումը:
Ավելին, IGBT Control Systems- ը կդառնա ավելի ու ավելի թվային եւ ծրագրային ապահովման սահմանում, AI-Enhanced Monitoring Systems- ի միջոցով, որոնք կարող են հարմարեցնել օպտիմալ արդյունավետության եւ կյանքի տեւողությամբ:
Քանի որ էլեկտրականացման գլոբալ մղումը շարունակվում է, հատկապես ավտոմոբիլային եւ վերականգնվող ոլորտներում, IGBTS- ը կմնա հիմնական շենքի բլոկ միջին եւ բարձրավոլտ էներգիայի փոխակերպման համակարգերում:
Վստահելի խաղացող է IGBT Innovation. Jiangsu Donghai կիսահաղորդչային Co., Ltd.
Ընկերությունների շարքում ակտիվորեն նպաստում է IGBT տեխնոլոգիայի առաջխաղացմանը, J իանգսու Դոնգայի կիսամյակային կիսահաղորդչային ընկերությունը, ՍՊԸ-ն առանձնանում է որպես շքանշանով արտադրող եւ նորարարություն էլեկտրական կիսահաղորդչային տարածքում: Կենտրոնանալով բարձրորակ IGBT չիպսերի եւ մոդուլների մշակման վրա, ընկերությունը կարեւոր դեր է խաղում օժանդակ արդյունաբերության մեջ `էլեկտրական տրանսպորտից մինչեւ խելացի էներգիա եւ արդյունաբերական ավտոմատացում:
Jiangsu Donghai կիսահաղորդիչը համատեղում է խորը նյութական փորձաքննություն արտադրական առաջադեմ գործընթացներով `հուսալի, արդյունավետ եւ արագընթաց IGBT լուծումներ արտադրելու համար: Քանի որ կոմպակտ, ամուր եւ բարձր արդյունավետության էներգիայի մոդուլների պահանջը աճում է, ian իանգսու Դոնգայի նման ընկերությունները անհրաժեշտ են «Իգբ» տեխնոլոգիայի հաջորդ սերունդը `ավելի կայուն եւ էլեկտրական ապագա իշխանացնելու համար:
